Устройство для измерения перемещения подпружиненной иглы форсунки Советский патент 1985 года по МПК F02M65/00 

Изобретение относится к двигателе строению, в частности испытанию топливовпрыскивающей аппаратуры дизелей может быть использовано при исследовании и диагностике форсунок дизелей и является усовершенствованием извес ного изобретения по авт.св.№ 1138530 Цель изобретения - повышение точности измерения перемещения подпружиненной иглы форсунки путем автоматического выбора частоты генерации,., при которой разница фаз между опорным и измеряемым сигналами обеспечивает максимальную чувствительность устройства и не зависит от места установки датчика. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства} на фиг. 2 - фазовая характеристика работы устройства Устройство для измерения церемещения подпружиненной иглы форсунки (фиг. 1) содержит генератор. 1 электромагнитных СВЧ колебаний, своим первым выходом связанньй при помощи коаксиальной линии 2 с элементом связи (датчиком 3, который установлен внутри и соосно полости 4 и пружине 5, опирг;ющейся на штангу 6, связанную с иглой 7 форсунки 8, и предназначен для возбуждения электромагнитных колебаний в полости 4, выполняющей роль естественного волновода. Вторым выходом генератора 1 через линию 9 передачи сВЧ колебаний соединен со смесительным детектором 10, который связан также с коаксиальной линией 2. По линии 9 на детектор 10 поступает опорньй сигнал, а с коаксиальной линии 2 отраженный сигнал В дет-jKTope 10 происходит смешивание отраженного сигнала с опорным и выделяется низкочастотная составляющая. Анализатор 11 связанньй своим первым . выходом с детектором 10, отображает изменение смешанного сигнала. . Устройство содержит также последовательно соединенные межд,у собой усилитель 12, схему 13 выборки-хранения, дифференциатор 14, блок 15 управления частотой н элемент 16 пе-г рестройки. При этом второй выход смесительного детектора 10 подключен к усилителю 12, первый и второй выходы дифференциатора 14 присоединены к соответствующим входам блока 15 управ ления частотой, а выход последнего последовательно через элемент 16 пе-. рестройки связан с входом СВЧ гене ратора 1. Усилитель 12 предназначен для усиления низкочастотного сигнала и согласования выхода смесительного де-. тектора 10 с входом схемы 13 выборки-хранения. Последняя осуществляет выборку и запоминание мгновенного значения максимальной амплитуды, поступающего на вход низкочастотного сигнала. При скачке напряжения на входе дифференциатора 14 он вырабатывает сигнал, по первому или второму выходу поступающий на соотвествующие входы блока 15 управления частотой. Последний представляет собой, например, 11инейно перестраивающийся генератор напряжения, при поступлении на один из входов которого сигнала с дифференциатора 14 напряжение на его выходе увеличивается, а при поступлении сигнала на другой выход уменьшается. Выход блока 15 управления частотой соединен с элементом 1 перестройки, включенным в частотозддающий контур генератора 1. Определенному значению напряжения на элементе 16 перестройки соответствует строго определенная частота генерации. Устройство работает следующим образом. При возбуждении электромагнитных колебаний в волноводной полости 4 форсунки 8 устанавливается стоячая волна. Периодическое движение иглы 7 и штанги 6 вызывает модуляцию высокочастотного сигнала, низкочастотная составляющая которого вьщеляется на смесительном детекторе 10. Амплитуда низкочастотного сигнала определяется фазовым соотношением между высокочастотным опорньм сигналом генератора 1, который подается на один из входов смесительного, детектора 10 и промодулированным (зондирующим) сигналом, поступающим на его другой вход (фиг. 2). Максимальной чувствительности смесительного детектора 10 соответствует максимальная амплитуда выходного сигнала. С выхода смесительного детектора 10 через усилитель 12 низкочастотньй сигнал поступает на вход схемы 13 выборки-хранения, откуда хранимое напряжение подается на вход дифференциатора. При каждом последующем сигнале, поступающем на вход схемы 13 выборкихранения, на входе дифференциатора 14 происходит изменение напряжения и .он вырабатывает электрический сигнал который в зависимости от направления изменения напряжения(увеличении или уменьшении) появляется или на первом или на втором выходах дифференциатора 14. Далее этот сигнал подается на соответствующие входы блока управления частотой. Напряжение на выходе г нератора 1 либо увеличивается, либо уменьшается, что приводит к изменению частоты колебаний электромагнитных волн, поскольку каждому значению напряжения на элементе 16 перестройки соответствует строго определенная частота. При изменении частоты генер ции, т.е. длины волны электромагнитного излучения, изменяются фазовые соотношения между опорным и зондируюпц1м сигналами, что влечет за собой изменение амплитуды низкочастотного сигнала на выходе смесительного детектора 10 (фиг. 2). На фазовой характеристике работы устройства (фиг. приняты следующие обозначения: 6 угол, равный разнице между зондирующим и опорным сигналами при частоте генерации,{д,36- угол, равный разнице фаз между зондирующим и опорным сигналами, возникающей: при движении иглы, A,j -амплитуда сигнала, соответствующая начальному положению иглы при частоте генерации f. ампл туда сигнала, соответствующая положе нию иглы при движении и частоте гене рации f.n A(j - амплитуда низкочасто ного сигнала при частоте генера ции1д. Выбор частоты генерации, при которой обеспечивается максимальная . чувствительность, т.е. максимальная амплитуда низкочастотного сигнала, происходит следзпощим образом. Если при достижении частоты генерации fp изменяется амплитуд низкочастотного сигнала, соответствующая частоте f,, (пусть например ) то схема 13 выборки-хранения перезаписывает новое значение максимальной амплитуде сигнала и на ее выходе происходит скачок напряжения. Дифференциатор 14 вырабатывает сигнал, которьй по первому из его выходов поступает на соответствующий вход блока 15 управления частотой. Если направление изменения напряжения на выходе схемы 13 выборки-хранения не меняется, происходит дальнейшая перестройка частоты генерации. При достижении частотч генерации f f,, направление изменения напряжения сигнала меняется на противоположное. Скачок напряжения на выходе схемы 13 выборки-хранения подается на вход дифференциатора 14 и уже по втор му выходу последнего поступает на соответствующий вход блока 15 управления частотой генерации, который вырабатывает сигнал, меняющий направление изменения частоты на противоположное. EcjiH максимальная амплитуда сигнала достигается при частоте генерации, равной fp, изменение направления напряжения низкочастотного сигнала происходит при частоте генерации V f в случае перестройки частоты от f, до f д или от fg до fo, т.е. частота генерации находится в полосе от частоты f, обеспечивающей максимальную чувствительность устройства. Для достижения максимальной чувствительности изменение частоты генерации должно находиться в пределах/д / д--|-jj-, где 1 - величина перемещения иглы форсунки L - суммарная длина линии передает СВЧ энергии от генератора 1 к элементу связи 3 и смесительному детектору 10.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОДПРУЖИНЕННОЙ ИГЛЫ ФОРСУНКИ по авт.св. № 1138530, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство дополнительно введены последовательно соединенные между собой усилитель, схема выборки-хранения, дифференциатор, блок управления частотой и элемент перестройки, причем второй выход детектора подключен к усилителю, первый и второй выходы дифференциатора присоединены к соответствующим входам блока управления частотой, выход которого последовательно через элемент перестройки связан с входом СВЧ-генератора. S € (Л с